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液晶概述( 液晶,liquid crystal )
液晶(Liquid Crystal,簡稱LC)是一種高分子材料,因爲其特殊的物理、化學、光學特性,20世紀中葉開始被廣泛應用在輕薄型的顯示技術上。
人們熟悉的物質狀态(又稱相)爲氣、液、固,較爲生疏的是電漿和液晶(Liquid Crystal,簡稱LC)。液晶相要具有特殊形狀分子組合始會産生,它們可以流動,又擁有結晶的光學性質。液晶的定義,現在已放寬而囊括瞭在某一溫度範圍可以是現液晶相,在較低溫度爲正常結晶之物質。而液晶的組成物質是一種有機化合物,也就是以碳爲中心所構成的化合物。 同時具有兩種物質的液晶,是以分子間力量組合的,它們的特殊光學性質,又對電磁場敏感,極有實用價值。
液晶顯示材料最常見的用途是電子表和計算器的顯示闆,爲什麽會顯示數字呢?原來這種液态光電顯示材料,利用液晶的電光效應把電信号轉換成字符、圖像等可見信号。液晶在正常情況下,其分子排列很有秩序,顯得清澈透明,一旦加上直流電場後,分子的排列被打亂,一部分液晶變得不透明,顔色加深,因而能顯示數字和圖像。 液晶的電光效應是指它的幹涉、散射、衍射、旋光、吸收等受電場調制的光學現象。
一些有機化合物和高分子聚合物,在一定溫度或濃度的溶液中,既具有液體的流動性,又具有晶體的各向異性,這就是液晶。液晶光電效應受溫度條件控制的液晶稱爲熱緻液晶;溶緻液晶則受控於濃度條件。顯示用液晶一般是低分子熱緻液晶。
根據液晶會變色的特點,人們利用它來指示溫度、報警毒氣等。例如,液晶能随著溫度的變化,使顔色從紅變綠、藍。這樣可以指示出某個實驗中的溫度。液晶遇上氯化氫、氫氰酸之類的有毒氣體,也會變色。在化工廠,人們把液晶片挂在牆上,一旦有微量毒氣逸出,液晶變色瞭,就提醒人們趕緊去檢查、補漏。
液晶種類很多,通常按液晶分子的中心橋鍵和環的特征進行分類。目前已合成瞭1萬多種液晶材料,其中常用的液晶顯示材料有上千種,主要有聯苯液晶、苯基環己烷液晶及酯類液晶等。液晶顯示材料具有明顯的優點:驅動電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無閃爍、對人體無危害、生産過程自動化、成本低廉、可以制成各種規格和類型的液晶顯示器,便於攜帶等。由於這些優點。用液晶材料制成的計算機終端和電視可以大幅度減小體積等。液晶顯示技術對顯示顯像産品結構産生瞭深刻影響,促進瞭微電子技術和光電信息技術的發展。
TFT=Thin-Film Transistor=薄膜晶體(tǐ)管
LCD=Liquid-Crystal Display=液晶顯(xiǎn)示器
TFT-LCD(Thin Film Transistor-liquid Crystal Display),薄膜電晶體液晶顯示屏,誕生於(yú)1960年,經過不斷的改良,於(yú)1991年正式應用於(yú)商業化筆記型電腦,随著(zhe)工藝技術的逐步成熟,目前TFT-LCD在各個應用領域正逐步取代CRT産品,成爲顯示技術之主流。
液晶顯示屏的優點就是耗電小、工作電壓低、解析度高、無輻射、顯示屏本身比較輕薄、便於(yú)攜帶、使用壽命長等,由於(yú)具有這些優點,所以在很多領域得到廣泛應用,如:電視機、顯示器、筆(bǐ)記本電腦、手機、衛星導航、PDA等。
LCD灰階顯示原理
液晶顯示器可以分爲常黑(Normal Black)模式和常白(Normal White)模式,以常白模式爲例:如下列左圖(LCD灰階顯示原理),當液晶上沒有被施加任何操作電壓時,棒狀液晶會以近似於(yú)平躺的姿态排列,這時光線可以最大的程度通過上下偏振片,呈現爲亮态;當施加電壓於(yú)液晶上時,液晶會随著(zhe)電壓的不同,站立成不同的角度,電壓越大,液晶站立角度越陡,光線穿透上下偏振片就越少,直至液晶垂直站立時,光線幾乎不能通過,呈現爲暗态。而要顯示每個中間灰階時隻需在液晶上加上對應電壓即可,如下列右圖(LCD光電轉移特性曲線),面闆的穿透率随著(zhe)施加在液晶上的電壓升高而逐漸減小。
TFT-LCD驅動原理
一個TFT元件就相當於(yú)一個電控開關,掃描線(栅極)控制開關的打開和閉合,數據線(源極)提供液晶顯示不同亮度所需要的灰階電壓。當在掃描線(栅極)上施以高電壓時,TFT元件打開,灰階電壓就能從數據線(源極)進入像素電極(漏極),並(bìng)經由透明像素電極施加於(yú)液晶層上,改變液晶的站立角度從而顯示預定灰階。
整個TFT-LCD面闆的顯示區域就是由數百萬個獨立TFT元件控制的像素矩陣構成。如下圖,當掃描線打開第三行像素時,數據線會将第三行像素所需要的灰階電壓寫入,然後關閉第三行,使其處於(yú)電壓保持狀态,同時打開第四行掃描線,寫入第四行像素所需的灰階電壓,完成寫入後關閉第四行,並(bìng)開啓第五行像素,依序逐行寫入面闆各行像素所需灰階電壓。
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